当前处于低频段的可用通信资源的使用情况早已到达了极限的状态,加上用于商业活动以及可供广大用户使用的通信资源十分受限;而且随着丰富多样的数据服务业务的日俱增,这必定要求无线通信系统具备更加快速的数据业务信息传输速率以及高质量的通信服务体验。增大系统传输带宽或者提高频谱利用率均是改善通信系统数据传输速率的有效且重要的方案。在通信用户量与日俱增的今天,对低频段部分频率的使用情况早就已经到达了极限;无论是采用丰富多样的多址技术还是信号调制方法以扩大无线通信系统的容量,均早已无法满足未来通信发展对更高、更快、更稳的通信服务指标需求。鉴于毫米波因其具备大量丰富的频带资源,且能够支持高达Gbps的数据传输速率,备受全球各个通信领域关注。但同低频段信号相比,毫米波频段的信号在经历高移动状态时,将会遭受严重的多普勒偏移和多普勒效应的影响;过大的多普勒将会导致信道具有快时变特性。本文主要以SC-FDE系统为框架,对高移动速率将会给用毫米波系统通信服务所带来的影响进行了研究。分析了高速移动场景下毫米波无线通信系统的快时变信道的相干时间与最佳传输数据长度之间的关系,在802.11ad标准下数据帧结构的基础上进行了改进处理,使得新的数据帧能够适用高速毫米波通信系统,然后在此基础上进行了帧同步技术和载频同步技术的研究。本文具体研究过程如下:本文首先简单介绍了毫米波传播特性,不同高速移动速率对毫米波信号造成的多普勒频偏的最大值;介绍了几种最具市场价值的毫米波信号适用的高速移动场景;重点分析介绍了几种快时变信道建模方法,然后进行快时变信道建模仿真。其次,重点介绍了快时变信道下的信道相关时间与移动速度之间的关系,以及能够在信道相干时间内连续传输的数据符号的最佳长度;基于以上分析过程,对802.11ad标准下的数据帧结构进行了修改,提出了一种适用于具有高移动特性的毫米波通信系统下的数据帧结构。仿真分析了大多普勒频移给系统通信性能造成的影响。最后,分析介绍了几种经典的帧同步算法和载波同步算法,最终在这些经典算法的基础上,提出了适用于本文研究场景下的毫米波通信系统的帧同步算法和多普勒补偿方案,并仿真实现了所采用的算法的优越性。